东华理工大学毕业设计（论文） 主要设备计算及选型
第4章 主要设备计算及选型
4.1 沉降池选型
经过酸解、浸取、还原过程从酸解罐出来的钛液浓度为150 g/L。 即：V =(2500×47 %×97 %)/150=7.60 m3 这些钛液可视为全部在沉降池中沉降。
一批可产53.76吨钛白粉，需总的沉降池体积为：
V=53.76×7.60=408.58 m3
考虑填料系数0.75及体积适当放大5 %—10 %（取5 %），则最后需体积：
V=408.58/0.75×（1+5 %）=572.01 m3
可选体积为150 m3的立方体沉降池4个，长宽高均为5.32 m。
4.2 蒸发器选型
钛液有腐蚀性且热敏性高，钛液在80 ℃以上就会水解。所以选择80 m3/h的薄膜浓缩器两台（备用一台）（注意控制真空度在8×。104 Pa，浓缩温度不超过70 ℃）
4.3 水解罐选型
经浓缩的钛液进入水解罐中进行水解，浓缩后的钛液的浓度为200g/L，
V =(2500×47 %×97 %)/200=5.70 m3
当一批生产53.76 吨钛白粉时，需要水解的体积为：
V =53.76×5.70=306.43 m3
所以本设计可取V=100 m3水解槽,生产总共需要四个同样大小的水解罐，但在实际操作时还需要一个水解罐备用，所以共有5个水解罐 。
4.5 主要设备一览表
设备名称 型号/尺寸 台数 备注 26
东华理工大学毕业设计（论文） 主要设备计算及选型
沉降池 板框压滤机60 m2 钛液泵(A3) 真空结晶器 硫酸高位槽 40%废酸高位槽 8%废酸高位槽 稀钛液贮槽 清钛液贮槽 水循环真空泵 升流薄膜蒸发器
缓冲罐 浓缩供料槽 水解槽
5320×5320×5320 BAY40/630—25 Φ2000×1900 80 m3 /h Φ3600×2400×3600 Φ3000×2400×3000 Φ2800×2400×2800 Φ4600×2500×4000 Φ4600×2500×4000
SK—27 80m3 /h F2600×3612 Φ2400×3000 Φ5600×5000
4 8 4 2 1 1 1 4 2 4 2 5 2 5
150m3/个
备用1台
备用1台
100m3/个
27
东华理工大学毕业设计（论文） 污染物治理及废副产品的利用
第5章 污染物治理及废副产品的利用
以钛铁矿为原料的硫酸法生产工艺产生的污染物主要是废气、废水、废渣、粉尘、噪音等。
废气的污染主要主要来源于钛白装置酸解尾气、原矿粉碎含尘尾气、硫酸装置工艺尾气及锅炉烟气等。在酸解过程中有组织、间断排放出大量的含酸尾气如二氧化硫和酸雾，另外煅烧尾部会连续排放出煅烧尾气，主要是二氧化硫、酸雾及二氧化钛粉尘。 废水的污染主要来源于各装置产生的生产废水、水洗酸性废水，其中含有游离硫酸、硫酸亚铁、偏钛酸和其它金属离子硫酸盐[ 15]等。废渣主要来源于钛白装置泥浆处理工序的酸解后泥渣和控制过滤工序的泥渣。 泥渣的主要成分是未分解的钛铁矿、金红石、锆英石、脉石、泥砂、硫酸亚铁、游离硫酸和部分可溶性钛(TiOSO4) 。 污染物粉尘的产生工序有：磨矿工序（矿粉）、酸解工序（矿粉）、煅烧工序（二氧化钛）、闪干工序（二氧化钛）、气流粉碎（二氧化钛）。而噪音的产生工序主要有：磨矿、气流粉碎、真空系统等。
生产中的这些噪音、高温、热辐射、矿石、粉尘、硫酸、H2S、NH3、SO2、SO3、NaOH、NO、NO2、HF 和氯化氢等严重威胁着硫酸法生产钛白粉厂的工人的健康[ 16] 。排放的废水、废渣污染困扰着居民生产和生活。因此，钛白粉生产中必须慎重处理好这些污染物。
5.1 废气的治理
酸解尾气主要成份是酸性气体及水蒸汽，其特点是温度高、排放量大、排放时间短。采用水环喷淋法处理，其中酸雾被吸收，气体被冷却，经处理后的气体通过高40米的排气筒高空达标排放。主要流程是：废气先进入水洗塔，降温、除尘、除去酸雾，水洗塔塔身有由硬塑料板制成，上部装有水喷淋装置，废气水洗后送入碱洗塔中，用一定浓度的氢氧化钠溶液喷淋吸收二氧化硫和酸雾等废气，直到废气符合国家排放标准再外排。
5.2 废水的治理
酸解工艺中的废水因为排放工序和酸度的不同，PH值也不同，其波动范围为0.7至5之间，详细的废水产生工序及其相应的成分、处理方式见下表。
28
东华理工大学毕业设计（论文） 污染物治理及废副产品的利用
表5-1 各工艺环节废水处理办法
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
当各个工序的废水处理后达到国家排放标准
[ 17]
工艺环节 酸解尾气洗涤水 压滤机冲洗水 蒸发器冲洗水 水洗漂洗废水 后处理工序洗涤废水 地坪冲洗水及其他未预见废水
废酸浓缩装置排水 除盐水站废水
废水主要成分 H2SO4 H2SO3
H2SO4 H2SO4 H2SO4 Na2SO4 H2SO4 H2SO4 NaCl
废水处理方式 中和过滤外排 中和过滤外排 中和过滤外排 中和过滤外排 可过滤直接外排 中和过滤外排 中和过滤外排 直接外排
即可外排。
5.3 废渣的处理
钛白装置沉降工序排出的泥渣、控制过滤工序产生的滤渣和可运至专用渣场进
行集中堆放。硫酸法生产钛白粉的最主要原料是钛铁矿及硫酸。硫酸法生产钛白粉所产生的废渣基本上是未反应的钛铁矿粉，该渣经过沉降过滤后，钛液回收返回酸解工序，废渣送往渣场堆放[ 18]。冷冻结晶后的过滤工序排出的大量的硫酸亚铁，外销。
5.4 噪音及粉尘的处理
用减振措施和封闭厂房隔离噪声，对钛白装置风机、锅炉鼓风机、排气阀、安全阀及硫酸装置空气鼓风机加装消声器消声，装置区进行绿化等可降低噪声对装置区外的影响。用减振措施和封闭厂房隔离噪声，对钛白装置风机、锅炉鼓风机、排气阀、安全阀及硫酸装置空气鼓风机加装消声器消声，装置区进行绿化等可降低噪声对装置区外的影响。
酸解的各个工序产生的粉尘主要是在出口安装袋式除尘器进行除尘，使除尘后的粉尘浓度＜120 mg/m3，达标排放。
为避免噪音污染，设计时应尽量选用低噪设备，且要求生产厂家按有关规定执行，将噪声控制在现阶段先进水平。此外，对钛白装置雷蒙磨、汽粉机及硫酸装置安装区域采用减振措施和封闭厂房隔离噪声，对钛白装置风机、锅炉鼓风机、排气阀、安全阀及硫酸装置空气鼓风机加装消声器消声，装置区进行绿化等可降
29
东华理工大学毕业设计（论文） 污染物治理及废副产品的利用
低噪声对装置区外的影响。
5.5 废副产品的利用
1. 硫酸亚铁的综合利用
硫酸亚铁是酸解法生产钛白粉的主要副产品，其产量很大，产品价值低，工厂处理起来也很麻烦，故需对其综合利用，综合利用主要有以下方法： (1) 直接销售给不作二次深加工的用户
a 给合成氨厂作为制取铁触媒的原料; b 作化肥; c工业水处理剂; d混凝土添加剂及饲料添加剂等
(2) 用于制造聚合硫酸铁净水剂 (3) 生产一水硫酸亚铁 (4) 铁系颜料
(5) 硫酸亚铁用于生产硫酸 (6) 制造磁性氧化铁 2. 废酸的综合利用
酸解法生产钛白粉产生的废酸主要可通过以下几个方式利用：
(1) 制绿矾：废酸中已经含有一定量的硫酸亚铁，再加入铁屑，让其与废酸作
用生成新的硫酸亚铁一起经冷冻，结晶，分离而得到绿矾晶体或将废酸先供钢厂和电镀厂作酸洗钢材除锈，然后再制绿矾。 (2) 供浸取钛铁矿制人造金红石之用。
(3) 返回作钛白粉生产的稀释水和浸处水之用。
(4) 将废酸浓缩，然后返回用于钛铁矿的酸解或供酸洗钢材除锈之用。
30
年产5万吨硫酸法钛白粉(金红石型)生产工艺设计
